Buenas Prácticas para Laboratorios Nacionales de Control Farmacéutico Anexo 3 informe 36, 2002 METROLOGÍA 1
CONTENIDO Sistema Internacional de Unidades Aseguramiento metrológico. Conceptos del vocabulario internacional de metrología. Metodología para el cálculo de incertidumbre de la medición. 2
METROLOGÍA 3
METROLOGÍA A EN EL MUNDO 1875 LA CONVENCIÓN DEL METRO CGPM (Conferencia General de Pesas y Medidas) CIPM (Comité Internacional de Pesas y Medidas) BIPM (Oficina Internacional de Pesas y Medidas) INSTITUTOS PRIMARIOS PTB NIST CENAM DKD, entre muchos otros 4
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES SI- UNIDADES BÁSICAS UNIDADES DERIVADAS metro (m) kilogramo (kg) segundo (s) ampere (A) kelvin (K) mole (mol) candela (cd) UNIDADES SUPLEMENTARIAS radián (rad) stereorradián (sr) newton (N) joule (J) pascal (Pa) 5
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES SI- Ejemplo Símbolos Correcto metro mts, mt, Mt, M kilogramo Kgr, kgrs, kilo, KG gramo gr, grs, Grs, g. litro lts, lt, Lt kelvin k centímetro cúbico cc, cmc, cc. kilómetro por hora kph, kmh, km x h 6
ESCRITURA DE FECHAS 1 2 3 año mes día 2008-07-25 o 2008 07 25 ESCRITURA DE TIEMPO 1 2 3 horas minutos segundos 08 h 30 min 20 s 08 h 30 min 21 h 7
CIFRAS SIGNIFICATIVAS Cualquier cifra que sea necesaria para darle un valor numérico que guarde la precisión de la medida Valor numérico Número de cifras significativas 1234,64 6 1002,8 5 000546 3 0,0048 2 0,05870 4 1,000 4 2,788 x 10 3 4 8
REDONDEO DE VALORES NUMÉRICOS Ejemplo Redondeo 92,1640 a 0,1 92,61562 a 0,0001 1,61562 a 0,01 299 500,01 a 1000 1,625000 a 0,01 Respuesta 9
1 ASEGURAMIENTO METROLÓGICO DEFINIR OBJETIVOS, MÉTODOS, MEDICIONES Y CALIFICACIÓN DEL PERSONAL 2 INVENTARIO, SELECCIÓN Y ADQUISICIÓN DE EQUIPOS 3 CRONOGRAMA DE MANTENIMIENTO Y CALIBRACIÓN / CALIFICACIÓN 4 EJECUCIÓN 5 VERIFICACIÓN 6 MEJORAR (RETROALIMENTACIÓN) 10
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA CALIBRACIÓN N (INSTRUMENTAL): Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento o sistema de medición, o los valores representados por una medida materializada o material de referencia y los valores correspondientes de la magnitud, realizados por los patrones. 11
VOCABULARIO DE METROLOGÍA CALIBRACIÓN N (ANALÍTICA) TICA):Se relaciona la respuesta instrumental con la concentración del analito a determinar, normalmente mediante un modelo de línea recta. Respuesta lineal no-lineal Entrada 12
VOCABULARIO DE METROLOGÍA CALIFICACIÓN :Proceso total de aseguramiento de que un instrumento es apropiado para el uso propuesto y que su funcionamiento esta de acuerdo a las especificaciones establecidas por el usuario y el proveedor. 13
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA MAGNITUD: atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que es susceptible de ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente. 14
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA MENSURANDO: Magnitud particular sujeta a medición. Ejemplo: longitud (m), masa (kg). VALOR( de una magnitud) VALOR( de una magnitud): Expresión cuantitativa de una magnitud particular, generalmente en forma de una unidad de medida multiplicada por un número. 15
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA ESCALA Conjunto ordenado de marcas, con una numeración asociada, que forma parte de un dispositivo indicador de un instrumento de medición. 5 6 7 8 9 10 11 12 DIVISIÓN N DE LA ESCALA Diferencia entre los valores correspondientes a dos trazos sucesivos de la escala. 16
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA RESOLUCIÓN: La menor diferencia de indicación de un dispositivo indicador que puede percibirse en forma significativa. 17
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA SENSIBILIDAD: Cambio en la respuesta de un instrumento de medición dividido por el correspondiente cambio del estímulo. 18
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA PATRÓN: Medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o más valores de una magnitud para que sirvan de referencia. 19
JERARQUÍA DE PATRONES NIVEL 1 PATRONES DE REFERENCIA PRIMARIA NIVEL 2 PATRONES DE TRANSFERENCIA NIVEL 3 PATRONES DE TRABAJO NIVEL 4 MEDIOS DE MEDICION UTILIZADOS PARA MEDIR LAS CARACTERISTICAS DE LOS PROCESOS Y LOS PRODUCTOS 20
13.1 S.I.T.902.902 INFORME 36- ANEXO 3 -Resultados de las mediciones de un laboratorio usando procedimientos científicamente aceptables son reproducibles. - Especificidades analíticas de cada procedimiento de medición y material de referencia que se usa para asegurar su trazabilidad. - Se debe preparar protocolo de transferencia, junto con una descripción detallada de la cadena de trazabilidad, incluyendo procedimiento de medición. 21
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA TRAZABILIDAD: propiedad del resultado de una medición o de un patrón tal que pueda relacionarse con referencias determinadas, generalmente nacionales o internacionales por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas las incertidumbres determinadas. 22
ESQUEMA DE TRAZABILIDAD PATRÓN N DE REFERENCIA INTERNACIONAL PROTOTIPO PROTOTIPO INTERNACIONAL INTERNACIONAL DE DE MASA MASA REFERENCIA EXTERNA Patrones Patrones de de Referencia Referencia DKD-ZMX DKD-ZMX Alemania Alemania REFERENCIA NACIONAL Pesas Pesas de de clase clase E1 E1 Error Error máx/ máx/ 1 g ± ± 0,010 0,010 mg mg REFERENCIA SECUNDARIA (Laboratorio de calibración) Pesas Pesas de de clase clase E2 E2 Error Error máx/1g máx/1g ± ± 0,030 0,030 mg mg LABORATORIO ANALíTICO Balanza Balanza clase clase I I Error Error máx./1g mmáx./1g ± ± 0,24 0,24 mg mg 23
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA MEDICIÓN: Conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor de una magnitud. El mensurando El método de medición El procedimiento de medición 24
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA MAGNITUD DE INFLUENCIA: Magnitud que no es el mensurando pero que afecta el resultado de la medición. RESULTADO DE UNA MEDICI RESULTADO DE UNA MEDICIÓN: Valor atribuído a un mensurando, obtenido por medición. 25
VOCABULARIO INTERNACIONAL DE METROLOGÍA ERROR (de medición): Resultado de una medición menos un valor verdadero del mensurando. CORRECCIÓN: Valor agregado algebraicamente al resultado no corregido de una medición para compensar un error sistemático. 26
CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN: HIDRÓMETRO CON INDICACIÓN N DIGITAL RESOLUCIÓN: 1 % INDICACIÓN DEL HIGROMETRO (%HR) %HR CONV. VERDADERA CORRECCIÓN (% HR) INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN (%HR) 40 42,6 2,6 3,4 60 64,6 4,6 3,4 70 75,1 5,1 3,4 27
TEORÍA A DE ERRORES 1.- Errores sistemáticos: ticos: Error que permanece constante en valor absoluto y signo durante el transcurso de varias mediciones. Los errores sistemáticos son producidos por la imperfección de los equipos, imprecisiones del método de medición o por algún descuido del operador. 28
TEORÍA A DE ERRORES 2.- Errores aleatorios: Error que varía en forma no previsible tanto en valor absoluto como en signo, cuando se efectúa un gran número de mediciones del mismo valor de una magnitud en condiciones prácticamente idénticas. 29
Esquema ilustrativo de la contribución de errores aleatorios y sistemáticos en la incertidumbre de medición. Error sistemático Error (de una medida) Error aleatorio Error Sistemático conocido Error Sistemático desconocido Corrección Error remanente Resultado Incertidumbre 30
S.I.T.902.902 Informe 36- Anexo 3 13.2 La Trazabilidad considera el hecho de que la validez de las investigaciones del laboratorio esta limitada por incertidumbres. Se aplica a procedimientos de medición como también a los materiales de referencia usados para la calibración de tales procedimientos. 31
INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN Parámetro, asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían razonablemente ser atribuidos al mensurando. Vocabulario internacional de metrología 32
Ejemplo: Medición de una gasa cuya longitud es 5,4 cm, se mide cinco veces y se obtiene: 5,5 cm; 5,6 cm; 5,5 cm; 5,4 cm; 5,3 cm Variabilidad : 5,6 5,3 = 0,3 cm 33
NOTAS: INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN 1.- El parámetro puede ser, por ejemplo, una desviación estándar (o múltiplo de ésta) ó la mitad de un intervalo de un nivel de confianza determinado. 34
NOTAS: INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN 2.-La incertidumbre de medición comprende, en general, varios componentes. Algunos pueden ser evaluados a partir de la distribución estadística de los resultados de series de mediciones y pueden ser caracterizados por desviaciones estándar, se evalúa asumiendo distribuciones de probabilidad basadas en la experiencia adquirida o en otras informaciones 35
NOTAS: INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN 3.-Se entiende que el resultado de la medición es la mejor estimación del valor del mensurando, y que todos los componentes de la incertidumbre, incluyendo los que provienen de efectos sistemáticos, tales como los componentes asociados a las correcciones y a los patrones de referencia, contribuyen a la dispersión. 36
INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN El rigor para estimar la incertidumbre depende de: - Los requerimientos del método de ensayo. - Los requerimientos del cliente. - Los límites estrechos para la conformidad. 37
CRITERIOS PARA EL CÁLCULO C DE INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN Si el método normalizado contiene directrices relativas a la evaluación de la incertidumbre, los laboratorios de ensayo tienen que limitarse a seguir el procedimiento de evaluación descrito en el método. 38
CRITERIOS PARA EL CÁLCULO C DE INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN Si en una norma se especifica una incertidumbre típica de medida para los resultados del ensayo, los laboratorios pueden dar esa cifra siempre que sean capaces de demostrar su plena conformidad con el método de ensayo. Se pueden utilizar datos obtenidos durante la validación y verificación de un método de ensayo. 39
CRITERIOS PARA EL CÁLCULO C DE INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN Se puede utilizar los datos de estudios colaborativos empleados para el desarrollo de metodologías. Al estimar la incertidumbre de una medida, se requiere que se identifique todos los factores de la incertidumbre, los cuales contribuyen de manera diferente en la incertidumbre de medición. 40
COMIENZO Especificación del del mesurando Etapa 1 Identificación de de las las fuentes de de incertidumbre Etapa 2 Proceso de estimación n de incertidumbres (EURACHEM). Simplificación por por agrupamiento Cuantificación de de componentes remanentes Cuantificación de de componentes agrupadas Conversión en en incertidumbres estándar Cálculo de de la la incertidumbre estándar combinada Revisión y y re-evaluación Etapa 3 Etapa 4 FIN Cálculo de de la la incertidumbre expandida 41
MUESTRA INSTRUMENTO PATRÓN Trazabilidad Estabilidad Estabilidad Características Fisico-químicas Construcción Estabilidad Robustez Calibración Homogeneidad Secuencia operativa Principio de medición Repetibilidad Tiempo dedicado a la medición PROCEDIMIENTO Representatividad Temperatura Humedad relativa P. atmosférica Vibración Iluminación Polvo o polución Ruido Viento AMBIENTE Mantenimiento OPERADOR Formación Experiencia Entrenamiento Aptitud Habilidades físicas INCERTIDUMBRE 42
MÉTODOS PARA DETERMINAR LA INCERTIDUMBRE MÉTODOS para cuantificar las fuentes de incertidumbre: 1.- Método de Evaluación n tipo A 2.- Método de Evaluación n tipo B 43
MÉTODOS PARA DETERMINAR LA INCERTIDUMBRE 1. MÉTODO M DE EVALUACIÓN N DE TIPO A Está basado en un análisis estadístico de una serie de mediciones bajo condiciones de repetibilidad, se estima con base a la dispersión de los resultados individuales. u ( x ) = s ( q ) = s ( q ) i n 44
MÉTODOS PARA DETERMINAR LA INCERTIDUMBRE Ejemplo: En la calibración de un micrómetro, con alcance de medición de 25 mm y resolución de 0,001 mm, se ejecutaron 5 mediciones, obteniéndose con un bloque patrón de valor nominal de 5,1 mm, las siguientes indicaciones x i : 5,098 mm; 5,098 mm;5,101 mm; 5,100 mm y 5,099 mm. u ( x i ) = s ( q ) n 45
MÉTODOS PARA DETERMINAR LA INCERTIDUMBRE 2.- MÉTODO DE EVALUACIÓN N TIPO B Se usan fuentes externas de información u obtenidas por experiencia, por ejemplo: - Certificados de calibración n u otros tipos de Certificados. - Manuales de los instrumentos - Experiencia en el uso de los instrumentos - Conocimiento sobre el sistema de medición 46
ANALITO INCERTIDUMBRE 47
DISTRIBUCIONES DE PROBABILIDAD MAS FRECUENTES: DISTRIBUCIÓN N NORMAL: -U +U u( x i ) = U k 48
Nivel de confianza p (%) Factor de cobertura k 68,27 1 90 1,645 95 1,960 95,45 2 99 2,576 99,73 3 49
DISTRIBUCIÓN N RECTANGULAR: Cuando es posible estimar sólo los límites (superior e inferior) para x i, en particular, para establecer que la probabilidad de que el valor de x i este dentro del intervalo de a- hasta a+, para todos los propósitos prácticos es igual a uno y la probabilidad de que x i caiga fuera de ese intervalo es esencialmente cero. a Δa Δa a + a u( xi) = = - 12 12 a + 50
DISTRIBUCIÓN N RECTANGULAR: En general si no existe conocimiento específico acerca de los posibles valores de x i, es conservador suponer una distribución rectangular. u( x ) = a i 3 51
EJEMPLO : 52
DISTRIBUCIÓN N TRIANGULAR: Si además de los conocimientos de los límites superior e inferior hay evidencia de que la probabilidad es mas alta para valores en el centro del intervalo y se reduce hacia los límites. Δa u ( x i) = 24 a - a + a 6 53
EJEMPLO : USP VOLÚMEN NOMINAL 25 LÍMITE DE ERROR, ml 0,03 54
DISTRIBUCIÓN N ARCO SENO: u ( xi ) = a 2 55
COMBINACIÓN N DE INCERTIDUMBRES Regla 1 : El resultado y se obtiene por adición de a, b y c. FÓRMULA: u c ( y) 2 2 = u ( a) + u ( b) + u ( c) +... 2 56
COMBINACIÓN N DE INCERTIDUMBRES Regla 2 : El resultado y se obtiene por productos y/o cocientes de a, b y c. FÓRMULA: u c ( y) = y u( a) a 2 u( b) + b 2 u( c) + c 2 +... 57
EXPRESIÓN N DE INCERTIDUMBRES 1.- INCERTIDUMBRE ESTÁNDAR NDAR: es cada componente de la Incertidumbre obtenidas por evaluaciones de Tipo A y Tipo B. Se representa: u ( x i ) 58
EXPRESIÓN N DE INCERTIDUMBRES 2.- INCERTIDUMBRE ESTÁNDAR COMBINADA.- Es la combinación de las incertidumbres estándar de los resultados parciales que intervienen en la función y aplicando la ley de propagación de errores aleatorios. Se representa: uc ( y) 59
EXPRESIÓN N DE INCERTIDUMBRES 3.- INCERTIDUMBRE EXPÁNDIDA. NDIDA.- U = k. u ( y) c Donde K es un factor de cobertura o seguridad que adopta, generalmente valores iguales a 2 o 3 (Nivel de confianza aproximado de 95,45% y 99,97% respectivamente). 60
DISTRIBUCIÓN N t DE STUDENT: EXPRESIÓN N DE INCERTIDUMBRES Donde t p (v) es el factor derivado de la distribución Student a un nivel de confianza p y v grados de libertad U = ( ν). u tp c ν = (n-1) 61
EXPRESIÓN N DE INCERTIDUMBRES EN LOS INFORMES Hay dos (02) formas de expresar correctamente las incertidumbres en los resultados finales: 1.- MEDIANTE LA INCERTIDUMBRE EXPANDIDA: ( y ±U ) ( unidades) Acompañada de una explicación sobre la forma que se expresa la incertidumbre. 62
EXPRESIÓN N DE INCERTIDUMBRES EN LOS INFORMES Ejemplo: Contenido de Paracetamol (100,1 ± 2,0) %(*) (*) Incertidumbre expresada como incertidumbre expandida, calculada empleando un factor de cobertura k=2, para un nivel de confianza del 95,45%. 63
EXPRESIÓN N DE INCERTIDUMBRES EN LOS INFORMES 2.- MEDIANTE LA INCERTIDUMBRE ESTÁNDAR COMBINADA: Ejemplo: u c (unidades) Contenido de Paracetamol: 100,1 % Incertidumbre estándar: 1,0 % (*) (*) La incertidumbre estándar corresponde a una desviación estándar. 64
LA INCERTIDUMBRE Y EL CUMPLIMIENTO DE LOS LÍMITES LÍMITE SUPERIOR LÍMITE INFERIOR 65